CN112624075A - 一种锆析出量低的磷酸锆合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锆析出量低的磷酸锆合成方法,其包括步骤:(1)将氧氯化锆和小分子含氧化合物加入水中,以得到氧氯化锆混合溶液;(2)将所述氧氯化锆混合溶液与磷酸溶液添加在一起,得到具有沉淀物的溶液,其中所述磷酸溶液的pH值为0‑3;(3)采用碱液对具有沉淀物的溶液进行滴定,待溶液稳定后过滤,得到沉淀物;(4)将沉淀物清洗、干燥后,得到磷酸锆颗粒。采用该方法制得的磷酸锆颗粒具有在透析液中锆析出率特别低的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种吸附剂材料的制备方法,尤其涉及一种磷酸锆合成方法。
背景技术
磷酸锆(ZrP)是用于吸附剂透析的吸附剂筒或吸附剂柱中所使用的一种常用吸附剂材料。在吸附过程中,磷酸锆可以从用过的透析液中去除由尿素酶分解用过的透析液中的尿素所产生的铵离子,并且还能从用过的透析液中去除钾离子、钙离子、铝离子和镁离子等阳离子。
由于磷酸锆在透析产品中的广泛使用性,因此具有合成磷酸锆的市场需求。在现有技术中,存在多种合成磷酸锆颗粒的方法。例如,公开号为US3850835的美国专利描述了一种合成磷酸锆颗粒的方法,该方法是将具有网状分布带的颗粒形式的锆化合物,例如氧氯化锆,加入到磷酸盐水溶液,从而将锆化合物转化为不溶性磷酸锆;然后将混合溶液过滤,用水洗涤直至除去所有可溶性磷酸盐,以得到不可溶的磷酸锆。该技术方案关注的是,如何获得满足吸附剂柱所需的颗粒性要求的磷酸锆。
然而,发明人发现,采用现有磷酸锆合成方法制得的磷酸锆在使用过程中普遍存在锆析出率或锆析出量过高的问题,这种析出量通常为50mg/kg甚至更高,而过高的锆析出量会导致透析病人的肝,肾损伤,且会浓集于红细胞及脂肪中,与血浆蛋白形成复合物。
基于此,期望提供一种磷酸锆的合成方法,采用该方法制得的磷酸锆具有锆析出低的优点。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种在透析液中锆析出量低的磷酸锆合成方法,采用该方法合成制得的磷酸锆具有锆析出量低的特点。
为了实现上述目的,本发明提出了一种锆析出量低的磷酸锆合成方法,其包括步骤:
(1)将氧氯化锆和小分子含氧化合物加入水中,以得到氧氯化锆混合溶液;
(2)将所述氧氯化锆混合溶液与磷酸溶液添加在一起,得到具有沉淀物的溶液,其中所述磷酸溶液的pH值为0-3;
(3)采用碱液对具有沉淀物的溶液进行滴定,待溶液稳定后过滤,得到沉淀物;
(4)将沉淀物清洗、干燥后,得到磷酸锆颗粒。
发明人在研究中发现,小分子含氧化合物与氧氯化锆和磷酸溶液的混合添加,以及控制磷酸溶液的pH值为0-3对控制成品磷酸锆在透析液中的锆析出具有至关重要的作用。这是因为:由于锆本身的性质,在氧氯化锆溶液中,锆极易与水络合,形成聚合体。在加入小分子含氧化合物后,可取代水分子,与锆离子形成可溶性多聚物,从而在与磷酸的反应中生成不含有配位水聚物的磷酸锆凝胶,而这种不含有配位水聚物的磷酸锆凝胶可以大幅降低透析液中锆的析出。
需要说明的是,在本技术方案的步骤(1)中,可以先将小分子含氧化合物加入水中形成小分子含氧化合物的水溶液,然后再将氧氯化锆加入小分子含氧化合物的水溶液中,以得到氧氯化锆混合溶液。也可以,先将氧氯化锆加入水中形成氧氯化锆的水溶液,然后再将小分子含氧化合物加入氧氯化锆的水溶液中,以得到氧氯化锆混合溶液。此外,还可以将氧氯化锆和小分子含氧化合物同时加入水中,以得到氧氯化锆混合溶液。
进一步地,在本发明所述的磷酸锆合成方法中,所述磷酸溶液的pH值优选地为0.5-3。
更进一步地,在本发明所述的磷酸锆合成方法中,所述磷酸溶液的pH值更优选地为1-2。
进一步地,在本发明所述的磷酸锆合成方法中,各物质的添加量满足下述各项的至少其中之一:
氧氯化锆与小分子含氧化合物的摩尔比为10:1-3:1;
磷酸与氧氯化锆的摩尔比为2:1-4:1;
在氧氯化锆混合溶液中,氧氯化锆与水的质量比为1:1-1:4。
进一步地,在本发明所述的磷酸锆合成方法包括步骤:
在步骤(1)中,向氧氯化锆混合溶液中添加亲水性乳化剂;或者
在步骤(2)中,将所述氧氯化锆混合溶液与磷酸溶液添加在一起时,同时还添加亲水性乳化剂。
换句话说,在本发明优选的技术方案中,可以在氧氯化锆混合溶液与磷酸溶液的反应完成前添加亲水性乳化剂。发明人在研究过程中发现,在氧氯化锆混合溶液与磷酸溶液的反应完成前添加亲水性乳化剂,可以进一步降低产品磷酸锆的锆析出。这是因为:亲水性乳化剂的加入一方面使得粒子间形成乳化层,降低表面张力,抑制了颗粒间的团聚,使得最终的颗粒较均匀,另一方面乳化剂也起到了一定的催化作用,使得锆离子与磷酸根离子的结合更加充分稳定,这能够进一步降低透析液中锆的析出。
在本技术方案中,亲水性乳化剂可以选自:多元醇、聚山梨酯80、和磺酸盐中的至少一种。其中多元醇可以是丙三醇、乙二醇、酒石酸或其他类似物。磺酸盐可以是十二烷基苯磺酸钠。
更进一步地,在本发明所述的磷酸锆合成方法中,所述亲水性乳化剂至少包括甘油。
甘油是最小的三元醇,发明人发现在本案中其具有最好的亲水性及催化效果最好,因此相较于其他亲水性乳化剂,甘油对于降低透析液中锆析出的效果是最好的。
进一步地,在本发明所述的磷酸锆合成方法中,亲水性乳化剂与氯氧化锆的摩尔比为1:10-1:5。
发明人通过研究发现,当亲水性乳化剂与氯氧化锆的摩尔比低于本案限定的下限时,不利于催化剂乳化效果;当亲水性乳化剂与氯氧化锆的摩尔比过高,催化效果也会降低。
进一步地,在本发明所述的磷酸锆合成方法中,所述小分子含氧化合物的分子量小于400道尔顿。
进一步地,在本发明所述的磷酸锆合成方法中,所述小分子含氧化合物选自:硫酸盐、碳酸盐、硝酸盐的至少其中之一。
其中,硫酸盐可以选自硫酸钾、硫酸钠、十二烷基硫酸钠或类似物的至少其中之一。碳酸盐可以选自碳酸钠、碳酸钾或其他类似物的至少其中之一。硝酸盐可以选自硝酸钠、硝酸钾、硝酸钡、硝酸钙、硝酸镁、硝酸铝或其他类似物的至少其中之一。
更进一步地,所述小分子含氧化合物至少包括硫酸钠。
在本发明的优选方案中采用硫酸钠除了是因为硫酸钠具有上文所述的对于降低锆析出的有益作用外,其还具有溶解性好、易洗脱、不引入额外高风险杂质的优点。
进一步地,在本发明所述的磷酸锆合成方法的步骤(2)中,添加所述氧氯化锆混合溶液的速度为2-10ml/min。
在本技术方案中,将添加氧氯化锆混合溶液的速度控制在2-10ml/min范围内是为了控制反应动力学,从而更易于颗粒的充分形成。
另外,需要说明的是,虽然本技术方案在此没有对磷酸溶液的添加速度进行限制,但是磷酸溶液的添加速度应当是与氧氯化锆混合溶液的添加速度相适配的,旨在让二者同时完成添加,以保证二者充分反应。
进一步地,在本发明所述的磷酸锆合成方法的步骤(2)中,将所述氧氯化锆混合溶液与磷酸溶液添加在一起时,同时施加搅拌,搅拌的速度为300-350rpm。
进一步地,在本发明所述的磷酸锆合成方法中,所述碱液为无机强碱形成的碱液。
更进一步地,在本发明所述的磷酸锆合成方法中,所述无机强碱为氢氧化钠和/或氢氧化钾。
进一步地,在本发明所述的磷酸锆合成方法中,所述碱液的质量浓度≤40%。
进一步地,在本发明所述的磷酸锆合成方法中,在步骤(3)中进行所述滴定,以使溶液的pH值稳定维持在5.0-6.5。
发明人通过研究发现,溶液的pH值控制在5.0-6.5将更有利于磷酸锆的陈化及颗粒的形成。
进一步地,在本发明所述的磷酸锆合成方法的步骤(3)中,采用碱液进行一次滴定或者采用碱液进行至少两次滴定。
更进一步地,当采用碱液进行至少两次滴定时,包括步骤:
首次滴定,以将溶液的pH值调节至1.0-3.0,静置一段时间待溶液稳定后,过滤获得沉淀物;
将冲洗后的沉淀物再次置于水中,进行后续的至少一次滴定,以使溶液的pH值稳定维持在5.0-6.5之间。
进一步地,在本发明所述的磷酸锆合成方法的步骤(4)中,对磷酸锆颗粒进行干燥以使其干燥失重(Loss ofDry,LOD)为12%~18%。
发明人通过研究发现,在干燥时控制磷酸锆颗粒的干燥失重为15%可以保证磷酸锆的离子交换能力满足本案所要实现的指标。
进一步地,在本发明所述的磷酸锆合成方法中,制得的磷酸锆颗粒的pH值为5.5-7。
将磷酸锆颗粒的pH值控制在上述范围内是为了匹配下游透析产品的应用,如果pH值低于5.5,将导致碱性血液透析液消耗的更多。
进一步地,在本发明所述的磷酸锆合成方法中,制得的磷酸锆颗粒的锆析出量低于10mg/kg。
更进一步地,在本发明所述的磷酸锆合成方法中,制得的磷酸锆颗粒在透析液中的锆析出量低于5mg/kg。
本发明的另一目的在于提供一种磷酸锆颗粒,该磷酸锆颗粒具有在透析液中锆析出低的特点。
基于上述发明目的,本发明提供了一种磷酸锆颗粒,其采用上文所述的磷酸锆合成方法制得。
进一步地,在本技术方案中,磷酸锆颗粒的粒度分布均匀,其平均粒径为10-100微米。
本发明的又一目的在于提供一种吸附剂装置。
基于上述发明目的,本发明提供了一种吸附剂装置,其内填充有上文所述的磷酸锆颗粒。
在本发明所述的技术方案中,所述吸附剂装置可以是透析使用的吸附剂盒,也可以是吸附剂柱体,或是本领域内技术人员知晓的其内可以填充或装填吸附剂材料或吸附剂层的其他吸附剂装置。
通过采用本发明所述的技术方案,使得制得的磷酸锆颗粒在应用于透析液时具有极低的锆析出率,例如析出率可以达到10mg/kg以下,在更优选的技术方案中,锆析出率可以达到5mg/kg以下。
此外,在本发明优选的技术方案中,制得的磷酸锆颗粒还具有良好的成形性和流动性(例如休止角在40°以下)。
具体实施方式
下面将结合具体的实施例对本发明所述的锆析出量低磷酸锆合成方法及采用该方法制得的磷酸锆颗粒做进一步的解释和说明,然而该解释和说明并不对本发明的技术方案构成不当限定。
实施例A1
在本实施例中,采用下述步骤合成磷酸锆颗粒:
将硫酸钠(Na2SO4)加入盛放有水的容器内,充分搅拌,直至硫酸钠完全溶解于水中,制得硫酸钠水溶液;将氧氯化锆(ZOC)加入硫酸钠水溶液中,充分搅拌,直至氧氯化锆完全溶解,以得到氧氯化锆混合溶液;同时,还向氧氯化锆混合溶液中加入甘油(Gl)。在这一步骤中,水、氧氯化锆、硫酸钠和甘油的添加量按照ZOC:Na2SO4=4:1(摩尔比),ZOC:H2O=1:1(质量比),甘油:ZOC=1:10(摩尔比)进行控制。
将市售的磷酸(例如质量浓度为85%的磷酸)用水稀释,得到磷酸溶液,然后采用质量浓度为40%的氢氧化钠(NaOH)溶液将磷酸溶液的pH值调节至2。
将氧氯化锆混合溶液与磷酸溶液同时加入反应容器中,一边加入一边搅拌,以得到具有磷酸二氢锆沉淀的溶液,其中磷酸溶液与氧氯化锆混合溶液的加入量按照磷酸与氧氯化锆的摩尔比为2:1进行控制。在加入的过程中,控制氧氯化锆混合溶液的加入速度为4ml/min,同时控制磷酸溶液的添加速度与氧氯化锆混合溶液的添加速度相适配的,以使二者同时完成添加,保证二者充分反应。在该步骤中,搅拌可以是机械搅拌,机械搅拌的速度可以是300-350rpm。
采用质量浓度为40%的氢氧化钠溶液对具有磷酸二氢锆沉淀的溶液进行滴定,使溶液的pH值为2,停止搅拌,将溶液静置6-10小时,让沉淀物充分析出。
对溶液进行过滤,以将沉淀物从溶液中分离出来,用水对沉淀物进行冲洗。
将沉淀物置于容器内,加入水,进行搅拌以再次形成具有沉淀物的溶液,然后再次采用质量浓度为40%的氢氧化钠溶液对具有沉淀物的溶液进行滴定,使得溶液的pH值为5.72。
将溶液静置一段时间,待溶液稳定后,再次检测溶液的pH值,此时溶液的pH值仍然维持在5.72左右。
从溶液中过滤得到沉淀物,然后采用大量的水(例如体积量为沉淀物的20-30倍的水)对沉淀物进行清洗。在该步骤中,采用大量水对沉淀物进行清洗,可以尽可能地降低磷酸锆颗粒在后续使用过程中所析出的PO-4离子。
清洗完毕后,在85℃的温度下,将沉淀物干燥,以使沉淀物LOD为15.53%,以得到磷酸锆颗粒。
需要说明的是,在本技术方案没有特别说明的情况下,各步骤均是在室温下(即20-25℃左右)进行操作。
实施例A2
在本实施例中,采用下述步骤合成磷酸锆颗粒:
将氧氯化锆(ZOC)加入盛放有水的容器内,充分搅拌,直至ZOC完全溶解于水中;然后将硫酸钠(Na2SO4)加入ZOC水溶液中,充分搅拌,直至硫酸钠完全溶解,以得到混合溶液。在这一步骤中,水、氧氯化锆、硫酸钠的添加量按照ZOC:Na2SO4=4:1(摩尔比),ZOC:H2O=1:1(质量比)进行控制。
将市售的磷酸(例如质量浓度为85%的磷酸)用水稀释,得到磷酸溶液,然后采用质量浓度为40%的氢氧化钠(NaOH)溶液将磷酸溶液的pH值调节至2。
将氧氯化锆混合溶液与磷酸溶液同时加入反应容器中,一边加入一边搅拌,以得到具有磷酸二氢锆沉淀的溶液,其中磷酸溶液与氧氯化锆混合溶液的加入量按照磷酸与氧氯化锆的摩尔比为2:1进行控制。在加入的过程中,控制氧氯化锆混合溶液的加入速度为4ml/min,同时控制磷酸溶液的添加速度与氧氯化锆混合溶液的添加速度相适配的,以使二者同时完成添加,保证二者充分反应。在该步骤中,搅拌可以是机械搅拌,机械搅拌的速度可以是300-350rpm。
采用质量浓度为40%的氢氧化钠溶液对具有磷酸二氢锆沉淀的溶液进行滴定,使溶液的pH值为2,停止搅拌,将溶液静置6-10小时,让沉淀物充分析出。
对溶液进行过滤,以将沉淀物从溶液中分离出来,用水对沉淀物进行冲洗。
将沉淀物置于容器内,加入水,进行搅拌以再次形成具有沉淀物的溶液,然后再次采用质量浓度为40%的氢氧化钠溶液对具有沉淀物的溶液进行滴定,使得溶液的pH值为5.81。
将溶液静置一段时间,待溶液稳定后,再次检测溶液的pH值,此时溶液的pH值仍然维持在5.81左右。
从溶液中过滤得到沉淀物,然后采用大量的水(例如体积量为沉淀物的20-30倍的水)对沉淀物进行清洗。在该步骤中,采用大量水对沉淀物进行清洗,可以尽可能地降低磷酸锆颗粒在后续使用过程中所析出的PO-4离子。
清洗完毕后,在85℃的温度下,将沉淀物干燥,以使沉淀物LOD为14.80%,以得到磷酸锆颗粒。
需要说明的是,在本技术方案没有特别说明的情况下,各步骤均是在室温下(即20-25℃左右)进行操作。
实施例A3
在本实施例中,采用下述步骤合成磷酸锆颗粒:
将氧氯化锆(ZOC)加入盛放有水的容器内,充分搅拌,直至ZOC完全溶解于水中;然后将硫酸钠(Na2SO4)加入ZOC水溶液中,充分搅拌,直至硫酸钠完全溶解,以得到混合溶液。在这一步骤中,水、氧氯化锆、硫酸钠的添加量按照ZOC:Na2SO4=4:1(摩尔比),ZOC:H2O=1:1(质量比)进行控制。
将市售的磷酸(例如质量浓度为85%的磷酸)用水稀释,得到磷酸溶液,然后采用质量浓度为40%的氢氧化钠(NaOH)溶液将磷酸溶液的pH值调节至1。
将氧氯化锆混合溶液与磷酸溶液同时加入反应容器中,一边加入一边搅拌,以得到具有磷酸二氢锆沉淀的溶液,其中磷酸溶液与氧氯化锆混合溶液的加入量按照磷酸与氧氯化锆的摩尔比为2:1进行控制。在加入的过程中,控制氧氯化锆混合溶液的加入速度为3ml/min,同时控制磷酸溶液的添加速度与氧氯化锆混合溶液的添加速度相适配的,以使二者同时完成添加,保证二者充分反应。在该步骤中,搅拌可以是机械搅拌,机械搅拌的速度可以是300-350rpm。
采用质量浓度为40%的氢氧化钠溶液对具有磷酸二氢锆沉淀的溶液进行滴定,使溶液的pH值为2,停止搅拌,将溶液静置6-10小时,让沉淀物充分析出。
对溶液进行过滤,以将沉淀物从溶液中分离出来,用水对沉淀物进行冲洗。
将沉淀物置于容器内,加入水,进行搅拌以再次形成具有沉淀物的溶液,然后再次采用质量浓度为40%的氢氧化钠溶液对具有沉淀物的溶液进行滴定,使得溶液的pH值为5.68。
将溶液静置一段时间,待溶液稳定后,再次检测溶液的pH值,此时溶液的pH值仍然维持在5.68左右。
从溶液中过滤得到沉淀物,然后采用大量的水(例如体积量为沉淀物的20-30倍的水)对沉淀物进行清洗。在该步骤中,采用大量水对沉淀物进行清洗,可以尽可能地降低磷酸锆颗粒在后续使用过程中所析出的PO-4离子。
清洗完毕后,在85℃的温度下,将沉淀物干燥,以使沉淀物LOD为14.76%,以得到磷酸锆颗粒。
需要说明的是,在本技术方案没有特别说明的情况下,各步骤均是在室温下(即20-25℃左右)进行操作。
实施例A4
在本实施例中,采用下述步骤合成磷酸锆颗粒:
将氧氯化锆(ZOC)加入盛放有水的容器内,充分搅拌,直至ZOC完全溶解于水中;然后将硫酸钠(Na2SO4)加入ZOC水溶液中,充分搅拌,直至硫酸钠完全溶解,以得到混合溶液。在这一步骤中,水、氧氯化锆、硫酸钠的添加量按照ZOC:Na2SO4=4:1(摩尔比),ZOC:H2O=1:1(质量比)进行控制。
将市售的磷酸(例如质量浓度为85%的磷酸)用水稀释,得到磷酸溶液,然后采用质量浓度为40%的氢氧化钠(NaOH)溶液将磷酸溶液的pH值调节至0.5。
将氧氯化锆混合溶液与磷酸溶液同时加入反应容器中,一边加入一边搅拌,以得到具有磷酸二氢锆沉淀的溶液,其中磷酸溶液与氧氯化锆混合溶液的加入量按照磷酸与氧氯化锆的摩尔比为2:1进行控制。在加入的过程中,控制氧氯化锆混合溶液的加入速度为4ml/min,同时控制磷酸溶液的添加速度与氧氯化锆混合溶液的添加速度相适配的,以使二者同时完成添加,保证二者充分反应。在该步骤中,搅拌可以是机械搅拌,机械搅拌的速度可以是300-350rpm。
采用质量浓度为40%的氢氧化钠溶液对具有磷酸二氢锆沉淀的溶液进行滴定,使溶液的pH值为2,停止搅拌,将溶液静置6-10小时,让沉淀物充分析出。
对溶液进行过滤,以将沉淀物从溶液中分离出来,用水对沉淀物进行冲洗。
将沉淀物置于容器内,加入水,进行搅拌以再次形成具有沉淀物的溶液,然后再次采用质量浓度为40%的氢氧化钠溶液对具有沉淀物的溶液进行滴定,使得溶液的pH值为5.42。
将溶液静置一段时间,待溶液稳定后,再次检测溶液的pH值,此时溶液的pH值仍然维持在5.42左右。
从溶液中过滤得到沉淀物,然后采用大量的水(例如体积量为沉淀物的20-30倍的水)对沉淀物进行清洗。在该步骤中,采用大量水对沉淀物进行清洗,可以尽可能地降低磷酸锆颗粒在后续使用过程中所析出的PO-4离子。
清洗完毕后,在85℃的温度下,将沉淀物干燥,以使沉淀物LOD为14.59%,以得到磷酸锆颗粒。
需要说明的是,在本技术方案没有特别说明的情况下,各步骤均是在室温下(即20-25℃左右)进行操作。
实施例A5
在本实施例中,采用下述步骤合成磷酸锆颗粒:
将硫酸钠(Na2SO4)加入盛放有水的容器内,充分搅拌,直至硫酸钠完全溶解于水中,制得硫酸钠水溶液;将氧氯化锆(ZOC)加入硫酸钠水溶液中,充分搅拌,直至氧氯化锆完全溶解,以得到氧氯化锆混合溶液;同时,还向氧氯化锆混合溶液中加入甘油(Gl)。在这一步骤中,水、氧氯化锆、硫酸钠和甘油的添加量按照ZOC:Na2SO4=3:1(摩尔比),ZOC:H2O=1:2(质量比),甘油:ZOC=1:10(摩尔比)进行控制。
将市售的磷酸(例如质量浓度为85%的磷酸)用水稀释,得到磷酸溶液,然后采用质量浓度为40%的氢氧化钠(NaOH)溶液将磷酸溶液的pH值调节至2。
将氧氯化锆混合溶液与磷酸溶液同时加入反应容器中,一边加入一边搅拌,以得到具有磷酸二氢锆沉淀的溶液,其中磷酸溶液与氧氯化锆混合溶液的加入量按照磷酸与氧氯化锆的摩尔比为3:1进行控制。在加入的过程中,控制氧氯化锆混合溶液的加入速度为4ml/min,同时控制磷酸溶液的添加速度与氧氯化锆混合溶液的添加速度相适配的,以使二者同时完成添加,保证二者充分反应。在该步骤中,搅拌可以是机械搅拌,机械搅拌的速度可以是300-350rpm。
采用质量浓度为40%的氢氧化钠溶液对具有磷酸二氢锆沉淀的溶液进行滴定,使溶液的pH值为3,停止搅拌,将溶液静置6-10小时,让沉淀物充分析出。
对溶液进行过滤,以将沉淀物从溶液中分离出来,用水对沉淀物进行冲洗。
将沉淀物置于容器内,加入水,进行搅拌以再次形成具有沉淀物的溶液,然后再次采用质量浓度为40%的氢氧化钠溶液对具有沉淀物的溶液进行滴定,使得溶液的pH值为5.78。
将溶液静置一段时间,待溶液稳定后,再次检测溶液的pH值,此时溶液的pH值仍然维持在5.78左右。
从溶液中过滤得到沉淀物,然后采用大量的水(例如体积量为沉淀物的20-30倍的水)对沉淀物进行清洗。在该步骤中,采用大量水对沉淀物进行清洗,可以尽可能地降低磷酸锆颗粒在后续使用过程中所析出的PO-4离子。
清洗完毕后,在85℃的温度下,将沉淀物干燥,以使沉淀物LOD为14.73%,以得到磷酸锆颗粒。
需要说明的是,在本技术方案没有特别说明的情况下,各步骤均是在室温下(即20-25℃左右)进行操作。
实施例A6
在本实施例中,采用下述步骤合成磷酸锆颗粒:
将硫酸钠(Na2SO4)加入盛放有水的容器内,充分搅拌,直至硫酸钠完全溶解于水中,制得硫酸钠水溶液;将氧氯化锆(ZOC)加入硫酸钠水溶液中,充分搅拌,直至氧氯化锆完全溶解,以得到氧氯化锆混合溶液;同时,还向氧氯化锆混合溶液中加入甘油(Gl)。在这一步骤中,水、氧氯化锆、硫酸钠和甘油的添加量按照ZOC:Na2SO4=4:1(摩尔比),ZOC:H2O=1:3(质量比),甘油:ZOC=1:10(摩尔比)进行控制。
将市售的磷酸(例如质量浓度为85%的磷酸)用水稀释,得到磷酸溶液,然后采用质量浓度为40%的氢氧化钠(NaOH)溶液将磷酸溶液的pH值调节至2。
将氧氯化锆混合溶液与磷酸溶液同时加入反应容器中,一边加入一边搅拌,以得到具有磷酸二氢锆沉淀的溶液,其中磷酸溶液与氧氯化锆混合溶液的加入量按照磷酸与氧氯化锆的摩尔比为4:1进行控制。在加入的过程中,控制氧氯化锆混合溶液的加入速度为8ml/min,同时控制磷酸溶液的添加速度与氧氯化锆混合溶液的添加速度相适配的,以使二者同时完成添加,保证二者充分反应。在该步骤中,搅拌可以是电磁搅拌。
采用质量浓度为40%的氢氧化钠溶液对具有磷酸二氢锆沉淀的溶液进行滴定,使溶液的pH值为2,停止搅拌,将溶液静置6-10小时,让沉淀物充分析出。
对溶液进行过滤,以将沉淀物从溶液中分离出来,用水对沉淀物进行冲洗。
将沉淀物置于容器内,加入水,进行搅拌以再次形成具有沉淀物的溶液,然后再次采用质量浓度为40%的氢氧化钠溶液对具有沉淀物的溶液进行滴定,使得溶液的pH值为5.85。
将溶液静置一段时间,待溶液稳定后,再次检测溶液的pH值,此时溶液的pH值仍然维持在5.85左右。
从溶液中过滤得到沉淀物,然后采用大量的水(例如体积量为沉淀物的20-30倍的水)对沉淀物进行清洗。在该步骤中,采用大量水对沉淀物进行清洗,可以尽可能地降低磷酸锆颗粒在后续使用过程中所析出的PO-4离子。
清洗完毕后,在85℃的温度下,将沉淀物干燥,以使沉淀物LOD为12.0%,以得到磷酸锆颗粒。
需要说明的是,在本技术方案没有特别说明的情况下,各步骤均是在室温下(即20-25℃左右)进行操作。
实施例A7
在本实施例中,采用下述步骤合成磷酸锆颗粒:
将硫酸钠(Na2SO4)氧氯化锆(ZOC)一起加入盛放有水的容器内,充分搅拌,直至硫酸钠和氧氯化锆完全溶解于水中,制得氧氯化锆混合溶液;同时,还向氧氯化锆混合溶液中加入甘油(Gl)。在这一步骤中,水、氧氯化锆、硫酸钠和甘油的添加量按照ZOC:Na2SO4=10:1(摩尔比),ZOC:H2O=1:1(质量比),甘油:ZOC=1:8(摩尔比)进行控制。
将市售的磷酸(例如质量浓度为85%的磷酸)用水稀释,得到磷酸溶液,然后采用质量浓度为40%的氢氧化钠(NaOH)溶液将磷酸溶液的pH值调节至2。
将氧氯化锆混合溶液与磷酸溶液同时加入反应容器中,一边加入一边搅拌,以得到具有磷酸二氢锆沉淀的溶液,其中磷酸溶液与氧氯化锆混合溶液的加入量按照磷酸与氧氯化锆的摩尔比为2:1进行控制。在加入的过程中,控制氧氯化锆混合溶液的加入速度为4ml/min,同时控制磷酸溶液的添加速度与氧氯化锆混合溶液的添加速度相适配的,以使二者同时完成添加,保证二者充分反应。在该步骤中,搅拌可以是电磁搅拌。
采用质量浓度为20%的氢氧化钠溶液对具有磷酸二氢锆沉淀的溶液进行滴定,使溶液的pH值为2,停止搅拌,将溶液静置6-10小时,让沉淀物充分析出。
对溶液进行过滤,以将沉淀物从溶液中分离出来,用水对沉淀物进行冲洗。
将沉淀物置于容器内,加入水,进行搅拌以再次形成具有沉淀物的溶液,然后再次采用质量浓度为20%的氢氧化钠溶液对具有沉淀物的溶液进行滴定,使得溶液的pH值为5.79。
将溶液静置一段时间,待溶液稳定后,再次检测溶液的pH值,此时溶液的pH值仍然维持在5.79左右。
从溶液中过滤得到沉淀物,然后采用大量的水(例如体积量为沉淀物的20-30倍的水)对沉淀物进行清洗。在该步骤中,采用大量水对沉淀物进行清洗,可以尽可能地降低磷酸锆颗粒在后续使用过程中所析出的PO-4离子。
清洗完毕后,在85℃的温度下,将沉淀物干燥,以使沉淀物LOD为15.01%,以得到磷酸锆颗粒。
需要说明的是,在本技术方案没有特别说明的情况下,各步骤均是在室温下(即20-25℃左右)进行操作。
实施例A8
在本实施例中,采用下述步骤合成磷酸锆颗粒:
将硫酸钠(Na2SO4)加入盛放有水的容器内,充分搅拌,直至硫酸钠完全溶解于水中,制得硫酸钠水溶液;将氧氯化锆(ZOC)加入硫酸钠水溶液中,充分搅拌,直至氧氯化锆完全溶解,以得到氧氯化锆混合溶液;同时,还向氧氯化锆混合溶液中加入甘油(Gl)。在这一步骤中,水、氧氯化锆、硫酸钠和甘油的添加量按照ZOC:Na2SO4=4:1(摩尔比),ZOC:H2O=1:1(质量比),甘油:ZOC=1:10(摩尔比)进行控制。
将市售的磷酸(例如质量浓度为85%的磷酸)用水稀释,得到磷酸溶液,然后采用质量浓度为20%的氢氧化钠(NaOH)溶液将磷酸溶液的pH值调节至2。
将氧氯化锆混合溶液与磷酸溶液同时加入反应容器中,一边加入一边搅拌,以得到具有磷酸二氢锆沉淀的溶液,其中磷酸溶液与氧氯化锆混合溶液的加入量按照磷酸与氧氯化锆的摩尔比为2:1进行控制。在加入的过程中,控制氧氯化锆混合溶液的加入速度为10ml/min,同时控制磷酸溶液的添加速度与氧氯化锆混合溶液的添加速度相适配的,以使二者同时完成添加,保证二者充分反应。在该步骤中,搅拌可以是电磁搅拌。
采用质量浓度为10%的氢氧化钠溶液对具有磷酸二氢锆沉淀的溶液进行滴定,使溶液的pH值为2,停止搅拌,将溶液静置6-10小时,让沉淀物充分析出。
对溶液进行过滤,以将沉淀物从溶液中分离出来,用水对沉淀物进行冲洗。
将沉淀物置于容器内,加入水,进行搅拌以再次形成具有沉淀物的溶液,然后再次采用质量浓度为10%的氢氧化钠溶液对具有沉淀物的溶液进行滴定,使得溶液的pH值为5.74。
将溶液静置一段时间,待溶液稳定后,再次检测溶液的pH值,此时溶液的pH值仍然维持在5.74左右。
从溶液中过滤得到沉淀物,然后采用大量的水(例如体积量为沉淀物的20-30倍的水)对沉淀物进行清洗。在该步骤中,采用大量水对沉淀物进行清洗,可以尽可能地降低磷酸锆颗粒在后续使用过程中所析出的PO-4离子。
清洗完毕后,在85℃的温度下,将沉淀物干燥,以使沉淀物LOD为14.59%,以得到磷酸锆颗粒。
需要说明的是,在本技术方案没有特别说明的情况下,各步骤均是在室温下(即20-25℃左右)进行操作。
实施例A9
在本实施例中,采用下述步骤合成磷酸锆颗粒:
将氧氯化锆(ZOC)加入盛放有水的容器内,充分搅拌,直至ZOC完全溶解于水中;然后将硫酸钠(Na2SO4)加入ZOC水溶液中,充分搅拌,直至硫酸钠完全溶解,以得到混合溶液。在这一步骤中,水、氧氯化锆、硫酸钠的添加量按照ZOC:Na2SO4=4:1(摩尔比),ZOC:H2O=1:2(质量比)进行控制。
将市售的磷酸(例如质量浓度为85%的磷酸)用水稀释,得到磷酸溶液,然后采用质量浓度为30%的氢氧化钠(NaOH)溶液将磷酸溶液的pH值调节至2。
将氧氯化锆混合溶液与磷酸溶液同时加入反应容器中,一边加入一边搅拌,以得到具有磷酸二氢锆沉淀的溶液,其中磷酸溶液与氧氯化锆混合溶液的加入量按照磷酸与氧氯化锆的摩尔比为2:1进行控制。在加入的过程中,控制氧氯化锆混合溶液的加入速度为4ml/min,同时控制磷酸溶液的添加速度与氧氯化锆混合溶液的添加速度相适配的,以使二者同时完成添加,保证二者充分反应。在该步骤中,搅拌可以是机械搅拌,机械搅拌的速度可以是300-350rpm。
采用质量浓度为40%的氢氧化钠溶液对具有磷酸二氢锆沉淀的溶液进行滴定,使溶液的pH值为2,停止搅拌,将溶液静置6-10小时,让沉淀物充分析出。
对溶液进行过滤,以将沉淀物从溶液中分离出来,用水对沉淀物进行冲洗。
将沉淀物置于容器内,加入水,进行搅拌以再次形成具有沉淀物的溶液,然后再次采用质量浓度为40%的氢氧化钠溶液对具有沉淀物的溶液进行滴定,使得溶液的pH值为5.066。
将溶液静置一段时间,待溶液稳定后,再次检测溶液的pH值,此时溶液的pH值仍然维持在5.066左右。
从溶液中过滤得到沉淀物,然后采用大量的水(例如体积量为沉淀物的20-30倍的水)对沉淀物进行清洗。在该步骤中,采用大量水对沉淀物进行清洗,可以尽可能地降低磷酸锆颗粒在后续使用过程中所析出的PO-4离子。
清洗完毕后,在85℃的温度下,将沉淀物干燥,以使沉淀物LOD为14.53%,以得到磷酸锆颗粒。
需要说明的是,在本技术方案没有特别说明的情况下,各步骤均是在室温下(即20-25℃左右)进行操作。
实施例A10
在本实施例中,采用下述步骤合成磷酸锆颗粒:
将硫酸钠(Na2SO4)加入盛放有水的容器内,充分搅拌,直至硫酸钠完全溶解于水中;然后将氧氯化锆(ZOC)加入硫酸钠水溶液中,充分搅拌,直至氧氯化锆完全溶解,以得到混合溶液。在这一步骤中,水、氧氯化锆、硫酸钠的添加量按照ZOC:Na2SO4=4:1(摩尔比),ZOC:H2O=1:1(质量比)进行控制。
将市售的磷酸(例如质量浓度为85%的磷酸)用水稀释,得到磷酸溶液,然后采用质量浓度为40%的氢氧化钠(NaOH)溶液将磷酸溶液的pH值调节至0。
将氧氯化锆混合溶液与磷酸溶液同时加入反应容器中,一边加入一边搅拌,以得到具有磷酸二氢锆沉淀的溶液,其中磷酸溶液与氧氯化锆混合溶液的加入量按照磷酸与氧氯化锆的摩尔比为2:1进行控制。在加入的过程中,控制氧氯化锆混合溶液的加入速度为4ml/min,同时控制磷酸溶液的添加速度与氧氯化锆混合溶液的添加速度相适配的,以使二者同时完成添加,保证二者充分反应。在该步骤中,搅拌可以是机械搅拌,机械搅拌的速度可以是300-350rpm。
采用质量浓度为40%的氢氧化钠溶液对具有磷酸二氢锆沉淀的溶液进行滴定,使溶液的pH值为2,停止搅拌,将溶液静置6-10小时,让沉淀物充分析出。
对溶液进行过滤,以将沉淀物从溶液中分离出来,用水对沉淀物进行冲洗。
将沉淀物置于容器内,加入水,进行搅拌以再次形成具有沉淀物的溶液,然后再次采用质量浓度为40%的氢氧化钠溶液对具有沉淀物的溶液进行滴定,使得溶液的pH值为5.1。
将溶液静置一段时间,待溶液稳定后,再次检测溶液的pH值,此时溶液的pH值仍然维持在5.1左右。
从溶液中过滤得到沉淀物,然后采用大量的水(例如体积量为沉淀物的20-30倍的水)对沉淀物进行清洗。在该步骤中,采用大量水对沉淀物进行清洗,可以尽可能地降低磷酸锆颗粒在后续使用过程中所析出的PO-4离子。
清洗完毕后,在85℃的温度下,将沉淀物干燥,以使沉淀物LOD为14.34%,以得到磷酸锆颗粒。
需要说明的是,在本技术方案没有特别说明的情况下,各步骤均是在室温下(即20-25℃左右)进行操作。
实施例A11
在本实施例中,采用下述步骤合成磷酸锆颗粒:
将硫酸钠(Na2SO4)加入盛放有水的容器内,充分搅拌,直至硫酸钠完全溶解于水中,制得硫酸钠水溶液;将氧氯化锆(ZOC)加入硫酸钠水溶液中,充分搅拌,直至氧氯化锆完全溶解,以得到氧氯化锆混合溶液;同时,还向氧氯化锆混合溶液中加入甘油(Gl)。在这一步骤中,水、氧氯化锆、硫酸钠和甘油的添加量按照ZOC:Na2SO4=3:1(摩尔比),ZOC:H2O=1:1(质量比),甘油:ZOC=1:5(摩尔比)进行控制。
将市售的磷酸(例如质量浓度为85%的磷酸)用水稀释,得到磷酸溶液,然后采用质量浓度为40%的氢氧化钠(NaOH)溶液将磷酸溶液的pH值调节至3。
将氧氯化锆混合溶液与磷酸溶液同时加入反应容器中,一边加入一边搅拌,以得到具有磷酸二氢锆沉淀的溶液,其中磷酸溶液与氧氯化锆混合溶液的加入量按照磷酸与氧氯化锆的摩尔比为2:1进行控制。在加入的过程中,控制氧氯化锆混合溶液的加入速度为4ml/min,同时控制磷酸溶液的添加速度与氧氯化锆混合溶液的添加速度相适配的,以使二者同时完成添加,保证二者充分反应。在该步骤中,搅拌可以是机械搅拌,机械搅拌的速度可以是300-350rpm。
采用质量浓度为40%的氢氧化钠溶液对具有磷酸二氢锆沉淀的溶液进行滴定,使溶液的pH值为2,停止搅拌,将溶液静置6-10小时,让沉淀物充分析出。
对溶液进行过滤,以将沉淀物从溶液中分离出来,用水对沉淀物进行冲洗。
将沉淀物置于容器内,加入水,进行搅拌以再次形成具有沉淀物的溶液,然后再次采用质量浓度为40%的氢氧化钠溶液对具有沉淀物的溶液进行滴定,使得溶液的pH值为5.82。
将溶液静置一段时间,待溶液稳定后,再次检测溶液的pH值,此时溶液的pH值仍然维持在5.82左右。
从溶液中过滤得到沉淀物,然后采用大量的水(例如体积量为沉淀物的20-30倍的水)对沉淀物进行清洗。在该步骤中,采用大量水对沉淀物进行清洗,可以尽可能地降低磷酸锆颗粒在后续使用过程中所析出的PO-4离子。
清洗完毕后,在85℃的温度下,将沉淀物干燥,以使沉淀物LOD为17.53%,以得到磷酸锆颗粒。
需要说明的是,在本技术方案没有特别说明的情况下,各步骤均是在室温下(即20-25℃左右)进行操作。
实施例A12
在本实施例中,采用下述步骤合成磷酸锆颗粒:
将硫酸钠(Na2SO4)加入盛放有水的容器内,充分搅拌,直至硫酸钠完全溶解于水中,制得硫酸钠水溶液;将氧氯化锆(ZOC)加入硫酸钠水溶液中,充分搅拌,直至氧氯化锆完全溶解,以得到氧氯化锆混合溶液;同时,还向氧氯化锆混合溶液中加入甘油(Gl)。在这一步骤中,水、氧氯化锆、硫酸钠和甘油的添加量按照ZOC:Na2SO4=4:1(摩尔比),ZOC:H2O=1:4(质量比),甘油:ZOC=1:10(摩尔比)进行控制。
将市售的磷酸(例如质量浓度为85%的磷酸)用水稀释,得到磷酸溶液,然后采用质量浓度为40%的氢氧化钠(NaOH)溶液将磷酸溶液的pH值调节至2。
将氧氯化锆混合溶液与磷酸溶液同时加入反应容器中,一边加入一边搅拌,以得到具有磷酸二氢锆沉淀的溶液,其中磷酸溶液与氧氯化锆混合溶液的加入量按照磷酸与氧氯化锆的摩尔比为2:1进行控制。在加入的过程中,控制氧氯化锆混合溶液的加入速度为2ml/min,同时控制磷酸溶液的添加速度与氧氯化锆混合溶液的添加速度相适配的,以使二者同时完成添加,保证二者充分反应。在该步骤中,搅拌可以是机械搅拌,机械搅拌的速度可以是300-350rpm。
采用质量浓度为40%的氢氧化钠溶液对具有磷酸二氢锆沉淀的溶液进行滴定,使溶液的pH值为1,停止搅拌,将溶液静置6-10小时,让沉淀物充分析出。
对溶液进行过滤,以将沉淀物从溶液中分离出来,用水对沉淀物进行冲洗。
将沉淀物置于容器内,加入水,进行搅拌以再次形成具有沉淀物的溶液,然后再次采用质量浓度为40%的氢氧化钠溶液对具有沉淀物的溶液进行滴定,使得溶液的pH值为5.78。
将溶液静置一段时间,待溶液稳定后,再次检测溶液的pH值,此时溶液的pH值仍然维持在5.78左右。
从溶液中过滤得到沉淀物,然后采用大量的水(例如体积量为沉淀物的20-30倍的水)对沉淀物进行清洗。在该步骤中,采用大量水对沉淀物进行清洗,可以尽可能地降低磷酸锆颗粒在后续使用过程中所析出的PO-4离子。
清洗完毕后,在85℃的温度下,将沉淀物干燥,以使沉淀物LOD为12.93%,以得到磷酸锆颗粒。
需要说明的是,在本技术方案没有特别说明的情况下,各步骤均是在室温下(即20-25℃左右)进行操作。
实施例A13
在本实施例中,采用下述步骤合成磷酸锆颗粒:
将硫酸钾(K2SO4)加入盛放有水的容器内,充分搅拌,直至硫酸钾完全溶解于水中,制得硫酸钾水溶液;将氧氯化锆(ZOC)加入硫酸钾水溶液中,充分搅拌,直至氧氯化锆完全溶解,以得到氧氯化锆混合溶液;同时,还向氧氯化锆混合溶液中加入甘油(Gl)。在这一步骤中,水、氧氯化锆、硫酸钾和甘油的添加量按照ZOC:K2SO4=4:1(摩尔比),ZOC:H2O=1:1(质量比),甘油:ZOC=1:10(摩尔比)进行控制。
将市售的磷酸(例如质量浓度为85%的磷酸)用水稀释,得到磷酸溶液,然后采用质量浓度为40%的氢氧化钠(NaOH)溶液将磷酸溶液的pH值调节至2。
将氧氯化锆混合溶液与磷酸溶液同时加入反应容器中,一边加入一边搅拌,以得到具有磷酸二氢锆沉淀的溶液,其中磷酸溶液与氧氯化锆混合溶液的加入量按照磷酸与氧氯化锆的摩尔比为2:1进行控制。在加入的过程中,控制氧氯化锆混合溶液的加入速度为4ml/min,同时控制磷酸溶液的添加速度与氧氯化锆混合溶液的添加速度相适配的,以使二者同时完成添加,保证二者充分反应。在该步骤中,搅拌可以是机械搅拌,机械搅拌的速度可以是300-350rpm。
采用质量浓度为40%的氢氧化钠溶液对具有磷酸二氢锆沉淀的溶液进行滴定,使溶液的pH值为2,停止搅拌,将溶液静置6-10小时,让沉淀物充分析出。
对溶液进行过滤,以将沉淀物从溶液中分离出来,用水对沉淀物进行冲洗。
将沉淀物置于容器内,加入水,进行搅拌以再次形成具有沉淀物的溶液,然后再次采用质量浓度为40%的氢氧化钠溶液对具有沉淀物的溶液进行滴定,使得溶液的pH值为5.58。
将溶液静置一段时间,待溶液稳定后,再次检测溶液的pH值,此时溶液的pH值仍然维持在5.58左右。
从溶液中过滤得到沉淀物,然后采用大量的水(例如体积量为沉淀物的20-30倍的水)对沉淀物进行清洗。在该步骤中,采用大量水对沉淀物进行清洗,可以尽可能地降低磷酸锆颗粒在后续使用过程中所析出的PO-4离子。
清洗完毕后,在85℃的温度下,将沉淀物干燥,以使沉淀物LOD为14.60%,以得到磷酸锆颗粒。
需要说明的是,在本技术方案没有特别说明的情况下,各步骤均是在室温下(即20-25℃左右)进行操作。
实施例A14
在本实施例中,采用下述步骤合成磷酸锆颗粒:
将碳酸钠(Na2CO3)加入盛放有水的容器内,充分搅拌,直至碳酸钠完全溶解于水中,制得碳酸钠水溶液;将氧氯化锆(ZOC)加入碳酸钠水溶液中,充分搅拌,直至氧氯化锆完全溶解,以得到氧氯化锆混合溶液;同时,还向氧氯化锆混合溶液中加入甘油(Gl)。在这一步骤中,水、氧氯化锆、碳酸钠和甘油的添加量按照ZOC:Na2CO3=4:1(摩尔比),ZOC:H2O=1:1(质量比),甘油:ZOC=1:10(摩尔比)进行控制。
将市售的磷酸(例如质量浓度为85%的磷酸)用水稀释,得到磷酸溶液,然后采用质量浓度为40%的氢氧化钠(NaOH)溶液将磷酸溶液的pH值调节至2。
将氧氯化锆混合溶液与磷酸溶液同时加入反应容器中,一边加入一边搅拌,以得到具有磷酸二氢锆沉淀的溶液,其中磷酸溶液与氧氯化锆混合溶液的加入量按照磷酸与氧氯化锆的摩尔比为2:1进行控制。在加入的过程中,控制氧氯化锆混合溶液的加入速度为4ml/min,同时控制磷酸溶液的添加速度与氧氯化锆混合溶液的添加速度相适配的,以使二者同时完成添加,保证二者充分反应。在该步骤中,搅拌可以是机械搅拌,机械搅拌的速度可以是300-350rpm。
采用质量浓度为40%的氢氧化钠溶液对具有磷酸二氢锆沉淀的溶液进行滴定,使溶液的pH值为2,停止搅拌,将溶液静置6-10小时,让沉淀物充分析出。
对溶液进行过滤,以将沉淀物从溶液中分离出来,用水对沉淀物进行冲洗。
将沉淀物置于容器内,加入水,进行搅拌以再次形成具有沉淀物的溶液,然后再次采用质量浓度为40%的氢氧化钠溶液对具有沉淀物的溶液进行滴定,使得溶液的pH值为5.81。
将溶液静置一段时间,待溶液稳定后,再次检测溶液的pH值,此时溶液的pH值仍然维持在5.81左右。
从溶液中过滤得到沉淀物,然后采用大量的水(例如体积量为沉淀物的20-30倍的水)对沉淀物进行清洗。在该步骤中,采用大量水对沉淀物进行清洗,可以尽可能地降低磷酸锆颗粒在后续使用过程中所析出的PO-4离子。
清洗完毕后,在85℃的温度下,将沉淀物干燥,以使沉淀物LOD为14.80%,以得到磷酸锆颗粒。
需要说明的是,在本技术方案没有特别说明的情况下,各步骤均是在室温下(即20-25℃左右)进行操作。
实施例A15
在本实施例中,采用下述步骤合成磷酸锆颗粒:
将硝酸钠(NaNO3)加入盛放有水的容器内,充分搅拌,直至硝酸钠完全溶解于水中,制得硝酸钠水溶液;将氧氯化锆(ZOC)加入硝酸钠水溶液中,充分搅拌,直至氧氯化锆完全溶解,以得到氧氯化锆混合溶液;同时,还向氧氯化锆混合溶液中加入甘油(Gl)。在这一步骤中,水、氧氯化锆、硝酸钠和甘油的添加量按照ZOC:Na2SO4=4:1(摩尔比),ZOC:H2O=1:1(质量比),甘油:ZOC=1:10(摩尔比)进行控制。
将市售的磷酸(例如质量浓度为85%的磷酸)用水稀释,得到磷酸溶液,然后采用质量浓度为40%的氢氧化钠(NaOH)溶液将磷酸溶液的pH值调节至2。
将氧氯化锆混合溶液与磷酸溶液同时加入反应容器中,一边加入一边搅拌,以得到具有磷酸二氢锆沉淀的溶液,其中磷酸溶液与氧氯化锆混合溶液的加入量按照磷酸与氧氯化锆的摩尔比为2:1进行控制。在加入的过程中,控制氧氯化锆混合溶液的加入速度为4ml/min,同时控制磷酸溶液的添加速度与氧氯化锆混合溶液的添加速度相适配的,以使二者同时完成添加,保证二者充分反应。在该步骤中,搅拌可以是机械搅拌,机械搅拌的速度可以是300-350rpm。
采用质量浓度为40%的氢氧化钠溶液对具有磷酸二氢锆沉淀的溶液进行滴定,使溶液的pH值为2,停止搅拌,将溶液静置6-10小时,让沉淀物充分析出。
对溶液进行过滤,以将沉淀物从溶液中分离出来,用水对沉淀物进行冲洗。
将沉淀物置于容器内,加入水,进行搅拌以再次形成具有沉淀物的溶液,然后再次采用质量浓度为40%的氢氧化钠溶液对具有沉淀物的溶液进行滴定,使得溶液的pH值为5.71。
将溶液静置一段时间,待溶液稳定后,再次检测溶液的pH值,此时溶液的pH值仍然维持在5.71左右。
从溶液中过滤得到沉淀物,然后采用大量的水(例如体积量为沉淀物的20-30倍的水)对沉淀物进行清洗。在该步骤中,采用大量水对沉淀物进行清洗,可以尽可能地降低磷酸锆颗粒在后续使用过程中所析出的PO-4离子。
清洗完毕后,在85℃的温度下,将沉淀物干燥,以使沉淀物LOD为14.71%,以得到磷酸锆颗粒。
需要说明的是,在本技术方案没有特别说明的情况下,各步骤均是在室温下(即20-25℃左右)进行操作。
实施例A16
在本实施例中,采用下述步骤合成磷酸锆颗粒:
将硫酸钠(Na2SO4)加入盛放有水的容器内,充分搅拌,直至硫酸钠完全溶解于水中,制得硫酸钠水溶液;将氧氯化锆(ZOC)加入硫酸钠水溶液中,充分搅拌,直至氧氯化锆完全溶解,以得到氧氯化锆混合溶液;同时,还向氧氯化锆混合溶液中加入酒石酸。在这一步骤中,水、氧氯化锆、硫酸钠和酒石酸的添加量按照ZOC:Na2SO4=4:1(摩尔比),ZOC:H2O=1:1(质量比),酒石酸:ZOC=1:10(摩尔比)进行控制。
将市售的磷酸(例如质量浓度为85%的磷酸)用水稀释,得到磷酸溶液,然后采用质量浓度为40%的氢氧化钠(NaOH)溶液将磷酸溶液的pH值调节至2。
将氧氯化锆混合溶液与磷酸溶液同时加入反应容器中,一边加入一边搅拌,以得到具有磷酸二氢锆沉淀的溶液,其中磷酸溶液与氧氯化锆混合溶液的加入量按照磷酸与氧氯化锆的摩尔比为2:1进行控制。在加入的过程中,控制氧氯化锆混合溶液的加入速度为4ml/min,同时控制磷酸溶液的添加速度与氧氯化锆混合溶液的添加速度相适配的,以使二者同时完成添加,保证二者充分反应。在该步骤中,搅拌可以是机械搅拌,机械搅拌的速度可以是300-350rpm。
采用质量浓度为40%的氢氧化钠溶液对具有磷酸二氢锆沉淀的溶液进行滴定,使溶液的pH值为2,停止搅拌,将溶液静置6-10小时,让沉淀物充分析出。
对溶液进行过滤,以将沉淀物从溶液中分离出来,用水对沉淀物进行冲洗。
将沉淀物置于容器内,加入水,进行搅拌以再次形成具有沉淀物的溶液,然后再次采用质量浓度为40%的氢氧化钠溶液对具有沉淀物的溶液进行滴定,使得溶液的pH值为5.77。
将溶液静置一段时间,待溶液稳定后,再次检测溶液的pH值,此时溶液的pH值仍然维持在5.77左右。
从溶液中过滤得到沉淀物,然后采用大量的水(例如体积量为沉淀物的20-30倍的水)对沉淀物进行清洗。在该步骤中,采用大量水对沉淀物进行清洗,可以尽可能地降低磷酸锆颗粒在后续使用过程中所析出的PO-4离子。
清洗完毕后,在85℃的温度下,将沉淀物干燥,以使沉淀物LOD为14.73%,以得到磷酸锆颗粒。
需要说明的是,在本技术方案没有特别说明的情况下,各步骤均是在室温下(即20-25℃左右)进行操作。
实施例A17
在本实施例中,采用下述步骤合成磷酸锆颗粒:
将十二烷基硫酸钠和氧氯化锆(ZOC)一起加入盛放有水的容器内,充分搅拌,直至二者完全溶解于水中,制得氧氯化锆混合溶液;同时,还向氧氯化锆混合溶液中加入甘油(Gl)。在这一步骤中,水、氧氯化锆、十二烷基硫酸钠和甘油的添加量按照ZOC:十二烷基硫酸钠=4:1(摩尔比),ZOC:H2O=1:1(质量比),甘油:ZOC=1:10(摩尔比)进行控制。
将市售的磷酸(例如质量浓度为85%的磷酸)用水稀释,得到磷酸溶液,然后采用质量浓度为40%的氢氧化钠(NaOH)溶液将磷酸溶液的pH值调节至2。
将氧氯化锆混合溶液与磷酸溶液同时加入反应容器中,一边加入一边搅拌,以得到具有磷酸二氢锆沉淀的溶液,其中磷酸溶液与氧氯化锆混合溶液的加入量按照磷酸与氧氯化锆的摩尔比为2:1进行控制。在加入的过程中,控制氧氯化锆混合溶液的加入速度为4ml/min,同时控制磷酸溶液的添加速度与氧氯化锆混合溶液的添加速度相适配的,以使二者同时完成添加,保证二者充分反应。在该步骤中,搅拌可以是机械搅拌,机械搅拌的速度可以是300-350rpm。
采用质量浓度为40%的氢氧化钠溶液对具有磷酸二氢锆沉淀的溶液进行滴定,使溶液的pH值为2,停止搅拌,将溶液静置6-10小时,让沉淀物充分析出。
对溶液进行过滤,以将沉淀物从溶液中分离出来,用水对沉淀物进行冲洗。
将沉淀物置于容器内,加入水,进行搅拌以再次形成具有沉淀物的溶液,然后再次采用质量浓度为40%的氢氧化钠溶液对具有沉淀物的溶液进行滴定,使得溶液的pH值为5.69。
将溶液静置一段时间,待溶液稳定后,再次检测溶液的pH值,此时溶液的pH值仍然维持在5.69左右。
从溶液中过滤得到沉淀物,然后采用大量的水(例如体积量为沉淀物的20-30倍的水)对沉淀物进行清洗。在该步骤中,采用大量水对沉淀物进行清洗,可以尽可能地降低磷酸锆颗粒在后续使用过程中所析出的PO-4离子。
清洗完毕后,在85℃的温度下,将沉淀物干燥,以使沉淀物LOD为15.22%,以得到磷酸锆颗粒。
需要说明的是,在本技术方案没有特别说明的情况下,各步骤均是在室温下(即20-25℃左右)进行操作。
对比例B1
采用下述步骤合成磷酸锆颗粒:
将硫酸钠(Na2SO4)加入盛放有水的容器内,充分搅拌,直至硫酸钠完全溶解于水中,制得硫酸钠水溶液;将氧氯化锆(ZOC)加入硫酸钠水溶液中,充分搅拌,直至氧氯化锆完全溶解,以得到氧氯化锆混合溶液。在这一步骤中,水、氧氯化锆、硫酸钠的添加量按照ZOC:Na2SO4=4:1(摩尔比),ZOC:H2O=1:1(质量比)进行控制。
将市售的磷酸(例如质量浓度为85%的磷酸)用水稀释,得到磷酸溶液,但是不采用NaOH溶液调节磷酸溶液的pH值,因此磷酸溶液的pH值是小于0的。
将氧氯化锆混合溶液与磷酸溶液同时加入反应容器中,一边加入一边搅拌,以得到具有磷酸二氢锆沉淀的溶液,其中磷酸溶液与氧氯化锆混合溶液的加入量按照磷酸与氧氯化锆的摩尔比为2:1进行控制。在加入的过程中,控制氧氯化锆混合溶液的加入速度为4ml/min,同时控制磷酸溶液的添加速度与氧氯化锆混合溶液的添加速度相适配的,以使二者同时完成添加,保证二者充分反应。在该步骤中,搅拌可以是机械搅拌,机械搅拌的速度可以是300-350rpm。
采用质量浓度为40%的氢氧化钠溶液对具有磷酸二氢锆沉淀的溶液进行滴定,使溶液的pH值为2,停止搅拌,将溶液静置6-10小时,让沉淀物充分析出。
对溶液进行过滤,以将沉淀物从溶液中分离出来,用水对沉淀物进行冲洗。
将沉淀物置于容器内,加入水,进行搅拌以再次形成具有沉淀物的溶液,然后再次采用质量浓度为40%的氢氧化钠溶液对具有沉淀物的溶液进行滴定,使得溶液的pH值为6.01。
将溶液静置一段时间,待溶液稳定后,再次检测溶液的pH值,此时溶液的pH值仍然维持在6.01左右。
从溶液中过滤得到沉淀物,然后采用大量的水(例如体积量为沉淀物的20-30倍的水)对沉淀物进行清洗。在该步骤中,采用大量水对沉淀物进行清洗,可以尽可能地降低磷酸锆颗粒在后续使用过程中所析出的PO-4离子。
清洗完毕后,在85℃的温度下,将沉淀物干燥,以使沉淀物LOD为14.94%,以得到磷酸锆颗粒。
对比例B2
采用下述步骤合成磷酸锆颗粒:
将氧氯化锆(ZOC)加入盛放有水的容器内,充分搅拌,得到氧氯化锆溶液。在这一步骤中,水和氧氯化锆的添加量按照ZOC:H2O=1:1(质量比)进行控制。
将市售的磷酸(例如质量浓度为85%的磷酸)用水稀释,得到磷酸溶液,但是不采用NaOH溶液调节磷酸溶液的pH值,因此磷酸溶液的pH值是小于0的。
将氧氯化锆溶液与磷酸溶液同时加入反应容器中,一边加入一边搅拌,以得到具有磷酸二氢锆沉淀的溶液,其中磷酸溶液与氧氯化锆溶液的加入量按照磷酸与氧氯化锆的摩尔比为3:1进行控制。在加入的过程中,控制氧氯化锆溶液的加入速度为4ml/min,同时控制磷酸溶液的添加速度与氧氯化锆溶液的添加速度相适配的,以使二者同时完成添加,保证二者充分反应。在该步骤中,搅拌可以是机械搅拌,机械搅拌的速度可以是300-350rpm。
采用质量浓度为40%的氢氧化钠溶液对具有磷酸二氢锆沉淀的溶液进行滴定,使溶液的pH值为2,停止搅拌,将溶液静置6-10小时,让沉淀物充分析出。
对溶液进行过滤,以将沉淀物从溶液中分离出来,用水对沉淀物进行冲洗。
将沉淀物置于容器内,加入水,进行搅拌以再次形成具有沉淀物的溶液,然后再次采用质量浓度为40%的氢氧化钠溶液对具有沉淀物的溶液进行滴定,使得溶液的pH值为6。
将溶液静置一段时间,待溶液稳定后,再次检测溶液的pH值,此时溶液的pH值仍然维持在6左右。
从溶液中过滤得到沉淀物,然后采用大量的水(例如体积量为沉淀物的20-30倍的水)对沉淀物进行清洗。在该步骤中,采用大量水对沉淀物进行清洗,可以尽可能地降低磷酸锆颗粒在后续使用过程中所析出的PO-4离子。
清洗完毕后,在85℃的温度下,将沉淀物干燥,以使沉淀物LOD为14.82%,以得到磷酸锆颗粒。
需要说明的是,在本技术方案没有特别说明的情况下,各步骤均是在室温下(即20-25℃左右)进行操作。
对比例B3
采用下述步骤合成磷酸锆颗粒:
将硫酸钠(Na2SO4)加入盛放有水的容器内,充分搅拌,直至硫酸钠完全溶解于水中,制得硫酸钠水溶液;将氧氯化锆(ZOC)加入硫酸钠水溶液中,充分搅拌,直至氧氯化锆完全溶解,以得到氧氯化锆混合溶液;同时,还向氧氯化锆混合溶液中加入甘油(Gl)。在这一步骤中,水、氧氯化锆、硫酸钠和甘油的添加量按照ZOC:Na2SO4=4:1(摩尔比),ZOC:H2O=1:1(质量比),甘油:ZOC=1:10(摩尔比)进行控制。
将市售的磷酸(例如质量浓度为85%的磷酸)用水稀释,得到磷酸溶液,但是不采用NaOH溶液调节磷酸溶液的pH值,因此磷酸溶液的pH值是小于0的。
将氧氯化锆混合溶液与磷酸溶液同时加入反应容器中,一边加入一边搅拌,以得到具有磷酸二氢锆沉淀的溶液,其中磷酸溶液与氧氯化锆混合溶液的加入量按照磷酸与氧氯化锆的摩尔比为2:1进行控制。在加入的过程中,控制氧氯化锆混合溶液的加入速度为4ml/min,同时控制磷酸溶液的添加速度与氧氯化锆混合溶液的添加速度相适配的,以使二者同时完成添加,保证二者充分反应。在该步骤中,搅拌可以是机械搅拌,机械搅拌的速度可以是300-350rpm。
采用质量浓度为40%的氢氧化钠溶液对具有磷酸二氢锆沉淀的溶液进行滴定,使溶液的pH值为2,停止搅拌,将溶液静置6-10小时,让沉淀物充分析出。
对溶液进行过滤,以将沉淀物从溶液中分离出来,用水对沉淀物进行冲洗。
将沉淀物置于容器内,加入水,进行搅拌以再次形成具有沉淀物的溶液,然后再次采用质量浓度为40%的氢氧化钠溶液对具有沉淀物的溶液进行滴定,使得溶液的pH值为5.99。
将溶液静置一段时间,待溶液稳定后,再次检测溶液的pH值,此时溶液的pH值仍然维持在5.99左右。
从溶液中过滤得到沉淀物,然后采用大量的水(例如体积量为沉淀物的20-30倍的水)对沉淀物进行清洗。在该步骤中,采用大量水对沉淀物进行清洗,可以尽可能地降低磷酸锆颗粒在后续使用过程中所析出的PO-4离子。
清洗完毕后,在85℃的温度下,将沉淀物干燥,以使沉淀物LOD为15.01%,以得到磷酸锆颗粒。
需要说明的是,在本技术方案没有特别说明的情况下,各步骤均是在室温下(即20-25℃左右)进行操作。
表1列出了本发明的实施例A1-A17以及对比例B1-B3的各步骤中的参数。
表1.
表2列出了本发明的实施例A1-A17以及对比例B1-B3制得的磷酸锆颗粒的性质和使用效果。
表2.
注:表2中的D10表示10%的磷酸锆颗粒粒径大小是在所示数量以下,D50表示50%的磷酸锆颗粒粒径大小是在所示数量以下,D90表示90%的磷酸锆颗粒粒径大小是在所示数量以下,这三个数值相差越小,表明磷酸锆产品的颗粒大小越均匀。
从表1和表2中可以看出:
(1)小分子含氧化合物的添加以及将磷酸溶液的pH值控制在0-3范围内均对磷酸锆的锆析出率具有直接影响,当不添加小分子含氧化合物,也不将磷酸溶液的pH值控制在0-3范围内时,锆析出率是非常高的,参见对比例B2。在添加了小分子含氧化合物而不将磷酸溶液的pH值控制在0-3范围内的情况下(参见对比例B1),锆析出率较之对比例B2的情况有所下降,但其还是远远高于本案所要实现的技术效果,即锆析出率远高于10mg/kg。
(2)亲水性乳化剂的添加也可以降低锆析出,从其对锆析出的影响没有添加小分子含氧化合物以及将磷酸溶液的pH值控制在0-3范围内那么大。从对比例B3可以看出,由于该对比例中添加了亲水性乳化剂,因此其较之对比例B1和B2的锆析出率进一步降低,但是由于该对比例中没有将磷酸的pH值控制在0-3范围内,因此其锆析出率还是没有达到本发明所要实现的技术效果。
(3)从实施例A13-A15与A1的比对可以看出,相较于其他小分子含氧化合物(例如硫酸钾、碳酸钠、硝酸钠),采用硫酸钠更有利于降低锆析出。
(4)从实施例A16与实施例A1的比对可以看出,相较于采用酒石酸,采用甘油作为亲水性乳化剂,更有利于降低锆析出。
(5)从实施例A1和实施例A2的比对可以看出,在添加本案限定的小分子含氧化合物以及对磷酸溶液的pH值控制在0-3范围内的基础上,如果进一步添加亲水性乳化剂,则可以进一步降低锆析出。
(6)从实施例A7、A8、A5、A6和A1的比对可以看出,在添加了小分子含氧化合物、将磷酸的pH值控制在2并且添加了亲水性乳化剂的基础上,成品磷酸锆的锆析出率都是非常低的,亲水性乳化剂、小分子含氧化合物、ZOC和磷酸的添加量以及ZOC混合溶液的加入速度等均可以影响锆的析出,但这种影响是波动性的影响而非决定性的影响,即对锆析出的影响较小,而不像添加小分子含氧化合物以及将磷酸的pH值控制在0-3范围内的影响那么大。
需要说明的是,本发明的保护范围中现有技术部分并不局限于本申请文件所给出的实施例,所有不与本发明的方案相矛盾的现有技术,包括但不局限于在先专利文献、在先公开出版物,在先公开使用等等,都可纳入本发明的保护范围。
此外,本案中各技术特征的组合方式并不限本案权利要求中所记载的组合方式或是具体实施例所记载的组合方式,本案记载的所有技术特征可以以任何方式进行自由组合或结合,除非相互之间产生矛盾。
还需要注意的是,以上列举的仅为本发明的具体实施例,显然本发明不限于以上实施例,随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形,均应属于本发明的保护范围。
Claims (26)
1.一种锆析出量低的磷酸锆合成方法,其特征在于,包括步骤:
(1)将氧氯化锆和小分子含氧化合物加入水中,以得到氧氯化锆混合溶液;
(2)将所述氧氯化锆混合溶液与磷酸溶液添加在一起,得到具有沉淀物的溶液,其中所述磷酸溶液的pH值为0-3;
(3)采用碱液对具有沉淀物的溶液进行滴定,待溶液稳定后过滤,得到沉淀物;
(4)将沉淀物清洗、干燥后,得到磷酸锆颗粒。
2.如权利要求1所述的磷酸锆合成方法,其特征在于,所述磷酸溶液的pH值为0.5-3。
3.如权利要求2所述的磷酸锆合成方法,其特征在于,所述磷酸溶液的pH值为1-2。
4.如权利要求1-3中任意一项所述的磷酸锆合成方法,其特征在于,各物质的添加量满足下述各项的至少其中之一:
氧氯化锆与小分子含氧化合物的摩尔比为10:1-3:1;
磷酸与氧氯化锆的摩尔比为2:1-4:1;
在氧氯化锆混合溶液中,氧氯化锆与水的质量比为1:1-1:4。
5.如权利要求1-3中任意一项所述的磷酸锆合成方法,其特征在于,还包括:
在步骤(1)中,向氧氯化锆混合溶液中添加亲水性乳化剂;或者
在步骤(2)中,将所述氧氯化锆混合溶液与磷酸溶液添加在一起时,同时还添加亲水性乳化剂。
6.如权利要求5所述的磷酸锆合成方法,其特征在于,所述亲水性乳化剂至少包括甘油。
7.如权利要求5所述的磷酸锆合成方法,其特征在于,亲水性乳化剂与氯氧化锆的摩尔比为1:10-1:5。
8.如权利要求1-3中任意一项所述的磷酸锆合成方法,其特征在于,所述小分子含氧化合物的分子量小于400道尔顿。
9.如权利要求1-3中任意一项所述的磷酸锆合成方法,其特征在于,所述小分子含氧化合物选自:硫酸盐、碳酸盐、硝酸盐的至少其中之一。
10.如权利要求1-3中任意一项所述的磷酸锆合成方法,其特征在于,所述小分子含氧化合物至少包括硫酸钠。
11.如权利要求1-3中任意一项所述的磷酸锆合成方法,其特征在于,在步骤(2)中,添加所述氧氯化锆混合溶液的速度为2-10ml/min。
12.如权利要求1-3中任意一项所述的磷酸锆合成方法,其特征在于,在步骤(2)中,将所述氧氯化锆混合溶液与磷酸溶液添加在一起时,同时施加搅拌,搅拌的速度为300-350rpm。
13.如权利要求1-3中任意一项所述的磷酸锆合成方法,其特征在于,所述碱液为无机强碱形成的碱液。
14.如权利要求13所述的磷酸锆合成方法,其特征在于,所述无机强碱为氢氧化钠和/或氢氧化钾。
15.如权利要求1-3中任意一项所述的磷酸锆合成方法,其特征在于,所述碱液的质量浓度≤40%。
16.如权利要求1-3中任意一项所述的磷酸锆合成方法,其特征在于,在步骤(3)中进行所述滴定,以使溶液的pH值稳定维持在5.0-6.5。
17.如权利要求16所述的磷酸锆合成方法,其特征在于,在步骤(3)中,采用碱液进行一次滴定或者采用碱液进行至少两次滴定。
18.如权利要求17所述的磷酸锆合成方法,其特征在于,当采用碱液进行至少两次滴定时,包括步骤:
首次滴定,以将溶液的pH值调节至1.0-3.0,静置一段时间待溶液稳定后,过滤获得沉淀物;
将冲洗后的沉淀物再次置于水中,进行后续的至少一次滴定,以使溶液的pH值稳定维持在5.0-6.5。
19.如权利要求1-3中任意一项所述的磷酸锆合成方法,其特征在于,在步骤(4)中,对磷酸锆颗粒进行干燥以使其干燥失重为12-18%。
20.如权利要求1-3中任意一项所述的磷酸锆合成方法,其特征在于,制得的磷酸锆颗粒的pH值为5.5-7。
21.如权利要求1-3中任意一项所述的磷酸锆合成方法,其特征在于,制得的磷酸锆颗粒在透析液中的锆析出量低于10mg/kg。
22.如权利要求21所述的磷酸锆合成方法,其特征在于,制得的磷酸锆颗粒在透析液中的锆析出量低于5mg/kg。
23.如权利要求1-3中任意一项所述的磷酸锆合成方法,其特征在于,制得的磷酸锆颗粒的NH4 +交换能力≥0.8mmol/g。
24.一种磷酸锆颗粒,其采用如权利要求1-23中任意一项所述的磷酸锆合成方法制得。
25.如权利要求24所述的磷酸锆合成方法,其特征在于,所述磷酸锆颗粒的平均粒径大小为10-100微米。
26.一种吸附剂装置,其内填充有如权利要求24或25所述的磷酸锆颗粒。
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